báo cáo thực hành đo lường và điều khiển bằng máy tính

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (2.29 MB, 69 trang )

Bá Dũng( Leo )

10/11/2018

Mục lục
Mục lục .......................................................................................................................... 1
BÀI 1: KHẢO SÁT MỘT SỐ LOẠI CẢM BIẾN ..................................................... 4
1. Rơ le từ (Reed Relay) ............................................................................................ 4
2. Công tắc giới hạn hành trình (Limit Switch) ..................................................... 5
3. Công tắc nhiệt (Thermoswitch) ........................................................................... 6
4. Microphone ............................................................................................................ 7
4.1. Condenser Microphone .................................................................................. 7
4.2. Dynamic Microphone ..................................................................................... 8
5. Điện trở nhiệt (Thermistor).................................................................................. 9
6. Cảm biến nhiệt bán dẫn (Temperature Semiconductor Sensor) .................... 10
7. Bộ đóng ngắt quang ............................................................................................ 11
8. Quang trở (Photo-Ressistor) .............................................................................. 12
9. Cảm ứng từ kiểu hiệu ứng Hall (Hall-Effect Sensor) ...................................... 13
10.Transistor quang ................................................................................................ 14
BÀI 2: LẮP ĐẶT VÀ QUẢN TRỊ MẠNG LAN ..................................................... 16
1. Giới thiệu một số thiết bị phần cứng dùng cho mạng Lan .............................. 16
1.1. Kiến thức cơ bản về mạng Lan .................................................................... 16
1.2. Hệ thống cáp mạng dùng cho LAN ............................................................ 17
2. Lắp đặt phần cứng cho mạng Lan ..................................................................... 22
2.1. Lắp cáp mạng và tạo các kết nối mạng ....................................................... 22
3. Cài đặt và cấu hình mạng LAN ......................................................................... 26
c) Cài đặt và thiết lập cấu hình cho giao thức mạng .......................................... 28
4. Quản lý mạng với Windowns 2003 Server........................................................ 30
4.1. Tài khoản người dùng .................................................................................. 30
4.2. Tài khoản nhóm ............................................................................................ 32
BÀI 3: HỆ THỰC HÀNH CỔNG VÀO RA PPI 8255 ............................................ 33

1. Mạch phối ghép vào/ra song song lập trình được 8255A ................................ 33
1.1. Từ điều khiển định nghĩa cấu hình ............................................................. 36
1.2. Từ điều khiển lập/xóa bit ra PCi ................................................................. 37

1

Bá Dũng( Leo )

10/11/2018

2. Các chế độ hoạt động cơ bản của 8255.............................................................. 37
2.1. Chế độ 0: “Vào/ra cơ sở” ............................................................................. 39
2.2. Chế độ 1: “Vào/ra có xung cho phép” ........................................................ 43
2.3. Chế độ 2: “Bus 2 chiều” ............................................................................... 47
BÀI 4: ĐO NHIỆT ĐỘ BẰNG CẢM BIẾN NHIỆT BÁN DẪN, CẶP NHIỆT
ĐIỆN VÀ CẢM BIẾN NHIỆT PT-100 ..................................................................... 49
1. Giới thiệu.............................................................................................................. 49
2. Cảm biến nhiệt bán dẫn (Semiconductor Temperature Sensor) .................... 50
3. Cảm biến cặp nhiệt điện (Thermocoupler) ....................................................... 52
4. Cảm biến nhiệt PT-100 ....................................................................................... 54
BÀI 5 : HỆ THỰC HÀNH GIAO TIẾP MÁY TÍNH ............................................. 57
1. RS232 ....................................................................................................................... 57
1.1. Đặc tính phần cứng .......................................................................................... 57
1.2. Các chân cổng nối tiếp ..................................................................................... 57
1.3. Chức năng các chân ......................................................................................... 58
1.4. Khuôn mẫu khung truyền ............................................................................... 59
1.4.1. Tốc độ Baul ................................................................................................. 59
1.4.2. Phân khoảng thời gian trên luồng bít ........................................................ 60
1.5. Truyền thông giữa 2 nút .................................................................................. 61

1.5.1. Bắt tay .......................................................................................................... 61
1.5.2. Xác lập thông số cho cổng RS232 .............................................................. 62
1.5.3. Truyền thông đơn giản không có bắt tay ................................................... 62
1.5.4. Bắt tay phần mềm ....................................................................................... 63
1.5.5. Bắt tay phần cứng ....................................................................................... 63
1.6. Các thanh ghi cổng nối tiếp ................................................................................ 63
1.6.1. Các địa chỉ cổng và IRQ ............................................................................. 63
1.6.2. Bảng các thanh ghi ..................................................................................... 64
1.6.3. Thanh ghi DLAB ........................................................................................ 64
1.6.4. Các thanh ghi cho phép ngắt (IER) ........................................................... 65
1.6.5. Thanh ghi xác định ngắt (IIR) ................................................................... 65
2. Giao diện song song LPT ....................................................................................... 66
2.1. Cấu trúc cổng song song .................................................................................. 66
2.2. Giao diện hai hướng ......................................................................................... 68
2

Bá Dũng( Leo )

10/11/2018

2.3. Giao diện một hướng ....................................................................................... 68

3

Bá Dũng( Leo )

10/11/2018

BÀI 1: KHẢO SÁT MỘT SỐ LOẠI CẢM BIẾN
1. Rơ le từ (Reed Relay)
❖ Khái niệm chung về rơ le:
Rơle là một loại thiết bị điện tự động mà tín hiệu đầu ra thay đổi nhảy cấp khi
tín hiệu đầu vào đạt những giá trị xác định. Rơle là thiết bị điện dùng để đóng cắt mạch
điện điều khiển, bảo vệ và điều khiển sự làm việc của mạch điện.
Có nhiều loại rơ le với nguyên lý và chức năng làm việc rất khác nhau. Do vậy
có nhiều cách để phân loại rơ le, một số loại rơ le thông dụng như: rơ le từ, rơ le nhiệt,
rơ le số…
❖ Đặc tính vào ra của rơ le:

Hình 1.1. Đặc tính vào ra của rơ le
Quan hệ giữa đại lượng vào và ra của rơle như hình minh họa. Khi X biến thiên
từ 0 đến X2 thì Y = Y1 đến khi X= X2 thì Y tăng từ Y = Y1 đến Y = Y2 (nhảy bậc). Nếu
X tăng tiếp thì y không đổi Y = Y2 . Khi X giảm từ X2 về lại X1 thì Y = Y2 đến X = X1
thì Y giảm từ Y2 về Y = Y1.
Nếu gọi:
+ X = X2= Xtđ là giá trị tác động rơle.
+ X = X1 = Xnh là giá trị nhả của rơle.
Thì hệ số nhả:
Knh= X1/X2=Xnh/Xtđ
❖ Rơ le từ:
Là công tắc với điều khiển đóng ngắt bằng từ trường. Từ trường có thể tạo bằng
nam châm hoặc cuộn cảm được cấp dòng điện.
❖ Cấu tạo của rơ le từ:
Cấu tạo của một rơ le 2 tiếp điểm có 3 cực trên: Cực C gọi là cực chung
(Common), cực NC là tiếp điểm thường đóng (Normal Closed) và NO là tiếp điểm
4

Bá Dũng( Leo )

10/11/2018

thường mở (Normal Open), một nam châm điện (cuộn cảm), một thanh nam châm, 1 lò
xo.

Hình 1.2. Cấu tạo của rơ le
❖ Nguyên lý hoạt động:
Trong điều kiện bình thường, khi rơ le không hoạt động, do lực kéo của lò xo
bên trái thanh nam châm sẽ tiếp xúc với tiếp điểm NC tạo thành một kết nối giữa C và
NC, chính vì thế NC được gọi là tiếp điểm thường đóng (bình thường đã đóng). Khi
một điện áp được áp vào hai đường kích Solenoid (cuộn dây của nam châm điện), nam
châm điện tạo ra một lực từ kéo thanh nam châm xuống, lúc này thanh nam châm không
tiếp xúc với tiếp điểm NC nữa mà chuyển sang tiếp xúc với tiếp điểm NO tạo thành một
kết nối giữa C và NO. Hoạt động này tương tự một công tắc chuyển mạch được điều
khiển bởi điện áp kích Solenoid. Một đặc điểm rất quan trọng trong cách hoạt động
“đóng – mở” của rơ le là tính “cách ly”. Hai đường kích nam châm điện hoàn toàn cách
li với các tiếp điểm của rơ le, và vì thế sẽ rất an toàn.
Trong bài thí nghiệm này có thể tạo từ trường bằng nam châm hoặc cuộn cảm
được cấp dòng điện.
❖ Chú ý:
Có hai thông số quan trọng cho một rơ le là điện áp kích Solenoid và dòng lớn
nhất mà các tiếp điểm chịu được. Điện áp kích Solenoid thường là 5V, 12V hoặc 24V,
việc kích Solenoid chính là công việc của chip điều khiển (ví dụ AVR). Vì tiếp xúc giữa
cực C và các tiếp điểm là dạng tiếp xúc tạm thời, không cố định nên rất dễ bị hở mạch.
Nếu dòng điện qua tiếp điểm quá lớn, nhiệt có thể sinh ra lớn và làm hở tiếp xúc. Vì thế
chúng ta cần tính toán dòng điện tối đa trong ứng dụng của mình để chọn rơ le phù hợp.
2. Công tắc giới hạn hành trình (Limit Switch)
Công tắc hành trình được dùng nhiều trong ngành xây dựng, khai thác mỏ, cảng,

công nghiệp nặng trong các dây chuyền tự động, thiết bị nâng, băng tải để kiểm soát
chuyển động, hành trình, tốc độ, an toàn... Các công tắc hành trình có thể là các nhút
nhấn (button) thường đóng, thường mở, công tắc 2 tiếp điểm, và cả công tắc quang...Các
kiểu của công tắc hành trình như: kiểu gạt, nhấn, hạn vị đầu tang, kéo và treo.
❖ Cấu tạo và nguyên lý hoạt động:

5

Bá Dũng( Leo )

10/11/2018

Công tắc hành trình nhìn chung là loại công tắc có ba chân và một đòn bẩy điều
khiển đóng ngắt các tiếp điểm. Nó có cấu trúc như sau:

Hình 1.3. Cấu tạo của công tắc hành trình
Bình thường thì tiếp điểm 1-2 luôn mở còn tiếp điểm 1-3 luôn đóng khi tác động
lực vào đòn bẩy thì sẽ làm cho tiếp điểm 1-2 đóng còn 1-3 và nó sẽ trở về trạng thái ban
đầu nếu không có lực tác động vào đòn bẩy.

Hình 1.4. Hình dạng thực tế công tắc hành trình
3. Công tắc nhiệt (Thermoswitch)
Công tắc nhiệt cho phép tạo tín hiệu đóng ngắt tiếp điểm nhiệt độ môi trường tác
động qua mặt tiếp xúc của công tắc tăng đến giá trị định trước.
❖ Cấu tạo và nguyên lý hoạt động:
Công tắc nhiệt đơn giản có cấu trúc gồm một thanh đế và một thanh lương kim
(T). Thanh lưỡng kim ghép từ hai kim loại có nhiệt độ dãn nở nhiệt khác nhau. Khi
nhiệt độ tăng, một trong hai thanh sẽ bị dãn nở nhanh hơn, làm uốn cong thanh lưỡng
kim và do đó làm ngắt tiếp điểm.

Hình 1.5. Cấu tạo công tắc nhiệt
❖ Chú ý:
Công tắc nhiệt hoạt động dựa trên sự dãn nở của thanh lưỡng kim vì vậy mà tính
quán tính lớn tức là sự dãn nở nhiệt sẽ thay đổi dần dần theo thời gian khi nhiệt độ tăng
chúng không thể ngắt mạch tức thời khi nhiệt độ tăng đột ngột vì vậy nó được sử dụng
chủ yếu trong bàn là, nồi cơm điện, bình nóng lạnh… nhằm mục đích khi đạt được nhiệt

6

Bá Dũng( Leo )

10/11/2018

độ nhất định nó sẽ ngắt mạch để bảo về chứ ít được dùng trong các hệ thống điều khiển
hay điều chỉnh nhiệt độ.
4. Microphone
Microphone (còn gọi là Mike hay Mic) là một thiết bị biến năng lượng âm học
sang năng lượng điện từ. Nó chuyển đổi âm thanh sang tín hiệu điện. Microphone được
dùng trong nhiều ứng dụng như điện thoại, máy thu âm, các sản phẩm điện ảnh, thu
thanh, radio và TV, thu tiếng trong máy tính, gọi VoIP.... Các loại micro thường có trở
kháng khác nhau so với thiết bị mà nó kết nối. Do vậy khi sử dụng Micro người ta hay
kết nối nó với D.I hoặc Preamp (tiền khuếch đại) có chức năng đồng nhất trở kháng.
4.1. Condenser Microphone
Condenser Microphone là cảm biến cho phép biến đổi âm thành tín hiệu điện.
Loại sử dụng là micro kiểu áp điện với transistor trường mắc kiểu lối ra.
❖ Cấu tạo:
Condenser Microphone có cấu trúc gồm một màng kim loại mỏng và một phiến
dội tạo thành tụ điện. Khi tín hiệu âm tác động vào màng kim loại, làm rung màng, dẫn

đến thay đổi điện dung của tụ, cho phép sử dụng để hình thành tín hiệu ra.
❖ Nguyên lý:
Condenser Microphone vận hành theo nguyên lý chuyển động của màng rung.
Condenser Microphone còn gọi là micro dạng tụ, màng của chúng hoạt động như một
cái mảng tụ điện và khi màng rung sẽ tạo ra âm thanh ở khoảng cách giữa các mảng.
Loại micro này có độ nhạy cao và bắt chính xác âm thanh. Thích hợp cho thu các dạng
tín hiệu mềm như giọng hát, guitar thùng.

Hình 1.6. Cấu tạo của Condenser Microphone.

7

Bá Dũng( Leo )

10/11/2018

Hình 1.7. Condenser Microphone.
4.2. Dynamic Microphone
Dynamic Microphone là cảm biến cho phép biến đổi âm thành tín hiệu điện, loại
sử dụng là micro kiểm điện động, trong đó cuộn dây gắn với 1 màng mỏng có thể dao
động tự do trong từ trường của một nam châm vĩnh cửu. Khi có âm thanh tác động vào
màng, làm chuyển động cuộn dây trong từ trường. Kết quả là trong cuộn dây xuất hiện
thế điện động cảm ứng tỷ lệ cường độ âm thanh tác động.
Đây là loại micro có cường độ rộng, thích hợp cho thu các loại nhạc cụ có cường
độ cao như kèn trompete, trống... Giá của chúng thường rẻ hơn các dạng Condenser
Microphone.

Hình 1.8. Cấu tạo của Dynamic Microphone

8

Bá Dũng( Leo )

10/11/2018

Hình 1.9. Dynamic Microphone
5. Điện trở nhiệt (Thermistor)
❖ Cấu tạo: Làm từ hỗn hợp các oxit kim loại : mangan, niken, coban
❖ Ưu điểm: Bền, rẻ, dễ chế tạo.
❖ Khuyết điểm: Dãy tuyến tính hẹp.
❖ Ứng dụng: Làm chức năng bảo vệ, ép vào mạch điện tử là thành phần cung cấp
nhiệt trong ấm điện.
❖ Nguyên lý hoạt động:
Thermistor được cấu tạo từ hỗn hợp các bột oxit. Các bột này được hòa trộn theo
tỉ lệ và khối lượng nhất định sau đó được nén chặt và nung ở nhiệt độ cao. Và mức độ
dẫn điện sẽ thay đổi theo nhiệt độ.
Có hai loại điện trở nhiệt là hệ số nhiệt dương PTC (điện trở tăng theo nhiệt độ),
hệ số nhiệt âm NTC (điện trở giảm theo nhiệt độ). Thường dùng nhất là loại NTC.
Thermistor chỉ tuyển tính trong khoảng nhiệt độ nhất định 50ºC-150ºC do vậy
người ta ít dùng để dùng làm cảm biến đo nhiệt. Chỉ sử dụng trong các mục đích bảo
vệ, ngắt nhiệt.

9

Bá Dũng( Leo )

10/11/2018

Hình 1.10. Điện trở nhiệt.
6. Cảm biến nhiệt bán dẫn (Temperature Semiconductor Sensor)
❖ Cấu tạo:
Cảm biến nhiệt LM335 là loại cảm biến được chế tạo từ những chất bán dẫn.
Nguyên lý của chúng là dựa trên mức độ phân cực của các lớp P-N tuyến tính với nhiệt
độ môi trường. Ngày nay với sự phát triển của ngành công nghệ bán dẫn đã cho ra đời
rất nhiều loại cảm biến nhiệt với sự tích hợp của nhiều ưu điểm: độ chính xác cao, chống
nhiễu tốt, hoạt động ổn định, mạch điện xử lý đơn giản, rẻ tiền. LM335 là linh kiện đo
nhiệt độ. Nó gồm có ba chân: một chân nguồn, một chân đất và một chân cho điện áp
ra. Nếu cấp nguồn dương thì điện áp ra dương, nếu cấp nguồn âm thì ngược lại.
❖ Nguyên lý hoạt động:
Nguyên tắc hoạt động của cảm biến dựa trên sự phụ thuộc của dòng qua lớp tiếp
xúc bán dẫn PN vào nhiệt độ. Đối với tiếp xúc PN dẫn dòng không đổi I:
I(U) = I0.(eqU/kT – 1)
Trong công thức trên, nhiệt độ T là thừa số mũ. Tuy nhiên, dòng I 0 bão hòa của
diode mắc phân cực ngược (Zener) cũng tồn tại mối quan hệ hàm mũ trên, ta có mối
quan hệ tuyến tính giữa sụt thế trên diode và nhiệt độ:
∆U = Eg/q = 4,6 kT/q(lnM – lnl)
Trong đó:
I0: Là dòng bão hòa của diode mắc phân cức ngược (Zener).
q: Điện tích của electron -1,60.10-19 C (1,6.1019As).
k: Hằng số Boltzman 1,38.10-23 J/K.
Eg: Là độ rộng vùng cấm 1,12eV đối với Silicon.
LM335 là linh kiện tạo dòng chuẩn điều chỉnh được, sơ đồ nối cảm biến có đặc
điểm cho thế ra tỷ lệ tuyến tính với nhiệt độ ~10mV/°K (ở °K thế ra ~0). Vì vậy, có thể
sử dụng LM335 như một cảm biến nhiệt độ.
Thông số kĩ thuật của LM335 (Datasheet):
-

Dải đo: -40°C đến 100°C.

-

Độ nhạy: 0,02mV/°C.

-

Sai số: ± 0,5°C.

-

Dòng điện ngược: 15mA.

-

Dòng điện thuận: 10mA.

-

Tiêu tán công suất thấp.
10

Bá Dũng( Leo )

10/11/2018

-

Hoạt động chính xác ở dòng điện vào từ 0,4mV đến 5mV.

-

Trở kháng đầu ra 1Ω.

Hình 1.11. Cấu tạo và hình ảnh thực tế của LM335
Cảm biến nhiệt bán dẫn có nhược điểm không chịu được nhiệt độ cao, kém bền
nên nó được sử dụng chủ yếu là để cảnh báo, bảo vệ mạch điện tử, đo nhiệt độ không
khí…
7. Bộ đóng ngắt quang
Bộ đóng ngắt quang cho phép tạo tín hiệu đóng ngắt khi có vật chắn giữa đèn
phát và đèn thu. Bộ đóng ngắt quang thực hiện liên kết quang xây dựng trên yếu tố phát
quang và yếu tố thu.
❖ Cấu tạo:
Về cấu tạo của bộ đóng ngắt quang chia làm 2 phần là bộ phát quang và bộ thu
quang. Bộ phát thì thường là dùng led để làm nguồn sáng còn bộ thu dùng photo
transistor để thu quang chúng ta sẽ tìm hiểu về photo transistor kỹ hơn ở phần sau.

Hình 5.12. Bộ phát quang

Hình 1.13. Bộ thu quang
❖ Nguyên lý hoạt động:

11

Bá Dũng( Leo )

10/11/2018

Khi chiếu vào nguồn sáng thích hợp vào cảm biến, tính chất dẫn điện của cảm
biến thay đổi, làm mạch tín hiệu cảm ứng thay đổi theo. Như vậy thông tin ánh sáng
được chuyển thành thông tin của tín hiệu điện. Đầu phát của cảm biến phát ra một nguồn
sáng về phía trước. Nếu có vật thể chắn sáng, ánh sáng từ bộ phát không tác động vào
bộ thu quang, bộ thu quang khi đó có điện trở cao. Khi không có vật chắn sáng giữa
chúng, ánh sáng từ bộ phát tác động làm dẫn bộ thu quang. Bộ thu quang khi đó có điện
trở thấp. Tuỳ theo lượng ánh sáng chuyển về, mà chuyển thành tín hiệu điện áp và dòng
điện và khuyếch đại thành tín hiệu ra.

Hình 1.14. Bộ đóng ngắt quang.
Bộ đóng ngắt quang được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp như: đếm sản
phẩm, kiểm tra sản phẩm, đo đường kính ống…Tùy vào mục đích sử dụng mà người ta
sử dụng các bộ đóng ngắt với các chức năng khác nhau.
8. Quang trở (Photo-Ressistor)
Quang trở là dụng cụ có giá trị điện trở thay đổi theo cường độ ánh sáng chiếu
vào. Các vật liệu quang dẫn, ví dụ như điện trở Cds, được chế tạo từ các tinh thể riêng
rẽ có khả năng thay đổi điện trở tương ứng với số photon ánh sáng truyền vào. Đặc
trưng phổ của quang trở bao trùm vùng phổ của ánh sáng thấy được (ánh sáng biểu
kiến).
❖ Cấu tạo:
Quang trở (cadimi sunfua CdS) gồm một lớp chất bán dẫn phủ trên một tấm nhựa
cách điện .Có hai điện cực và gắn vào lớp chất bán dẫn đó.

Hình 1.15. Cấu tạo đơn giản cảu quang trở

12

Bá Dũng( Leo )

10/11/2018

❖ Nguyên lý hoạt động:
Nối một nguồn khoảng vài Volt thông một mA kế.Ta thấy khi quang trở được
đặt trong bóng tối thì trong mạch không có dòng điện qua. Khi chiếu ánh sáng có bước
sóng ngắn hơn giới hạn quang dẫn của quang trở thì sẽ xuất hiện dòng điện trong mạch.
Điện trở của quang trở giảm đi rất mạnh khi bị chiếu ánh sáng. Đo điện trở của quang
trở CdS, người ta thấy: khi không bị chiếu sáng, điện trở của nó vào khoảng 3,106KΩ;
khi bị chiếu sáng, điện trở của nó chỉ còn khoảng 20Ω. Ngày nay, quang trở được dùng
thay cho các tế bào quang điện trong hầu hết các mạch điều khiển tự động.

Hình 1.16. Quang trở
9. Cảm ứng từ kiểu hiệu ứng Hall (Hall-Effect Sensor)
Hiệu ứng Hall: là một hiệu ứng vật lý xảy ra khi tác dụng một từ trường vuông
góc lên một bản làm bằng kim loại hay chất bán dẫn hay chất dẫn điện nói chung (thanh
Hall) đang có dòng điện chạy qua. Lúc đó người ta nhận được hiệu điện thế (hiệu thế
Hall) sinh ra tại hai mặt đối diện của thanh Hall. Tỷ số giữa hiệu thế Hall và dòng điện
chạy qua thanh Hall gọi là điện trở Hall, đặc trưng cho vật liệu làm nên thanh Hall.
❖ Nguyên lý hoạt động:
Cảm ứng từ kiểu hiệu ứng Hall sử dụng hiện tượng phần điện từ chảy trong vật
dẫn hoặc bán dẫn bị uốn cong quỹ đạo khi có từ trường tác động (Hiệu ứng Hall). Biên
độ uốn cong tùy thuộc vào vật chất sử dụng làm cảm biến, được quy định bởi hằng số
Hall – RH.
Với điều kiện từ trường B vuông góc với mặt phẳng cảm biến, điện thế VH đo
được ở cực 2 và cực 1 bằng:
=

/ d).I.B.

Với I là dòng chảy qua cảm biến. như vậy tỉ lệ thuận với từ trường. Từ trường
có thể tạo bằng nam châm hoặc cuộn dây.

13

Bá Dũng( Leo )

10/11/2018

Cảm biến Hall thường được ứng dụng đo quãng đường (km) trong xe máy, ô
tô…

Hình 1.17. Cảm biến từ hiệu ứng Hall.
10.Transistor quang
Transistor quang là yếu tố có cực base được điều khiển bằng cường độ ánh sáng
chiếu vào. Dòng collector sẽ tỉ lệ với cường độ ánh sáng chiếu vào.
❖ Cấu tạo:
Xét về cấu tạo transistor quang tương đối giống transistor thường gồm có 3 cực
B,C,E xong cực nền (cực B) để hở. Transistor quang có một thấu kính trong suốt để tập
trung ánh sáng vào mối nối P-N giữa cực thu và cực nền.

Hình 1.18. Cấu tạo của transistor quang
❖ Nguyên lý hoạt động:
Khi cực nền hở, tiếp xúc BE được phân cực thuận chút ít do các dòng điện rò
(VBE lúc đó khoảng vài chục mV ở transistor Si) và tiếp xúc BC phân cực nghịch nên
transistor ở vùng tác động.

14

Bá Dũng( Leo )

10/11/2018

Hình 1.19. Phân cực và đặc tuyến V-I của transistor quang
Khi có ánh sáng chiếu vào tiếp xúc BC xuất hiện các cặp điện tử lỗ trống làm
phát sinh dòng điện I chạy trong transistor quang lúc này nó hoạt động như một phần
tử dẫn điện tích cực, khi ánh sáng bị ngắt thì độ dẫn cũng như dòng giảm làm transistor
quang coi như cấm.

Hình 1.20: Transistor quang
❖ Chú ý:
Transistor quang có độ nhạy và độ khuếch đại cao gấp vài trăm lần diode quang
nhưng dải tần bị hạn chế.

15

Bá Dũng( Leo )

10/11/2018

BÀI 2: LẮP ĐẶT VÀ QUẢN TRỊ MẠNG LAN
1. Giới thiệu một số thiết bị phần cứng dùng cho mạng Lan
1.1. Kiến thức cơ bản về mạng Lan
1.1.1. Khái niệm cơ bản
LAN (Local Area Network) - Mạng cục bộ, kết nối các máy tính trong một khu
vực bán kính hẹp thông thường khoảng vài trǎm mét. Kết nối được thực hiện thông qua
các môi trường truyền thông tốc độ cao ví dụ cáp đồng trục thay cáp quang. LAN thường

được sử dụng trong nội bộ một cơ quan/tổ chức... Các LAN có thể được kết nối với
nhau thành WAN.
1.1.2. Phân loại mạng máy tính
a) Phân loại theo topo mạng
Chia làm 3 loại:
1. Mạng dạng hình sao (Star topology): Ở dạng hình sao, tất cả các trạm
được nối vào một thiết bị trung tâm có nhiệm vụ nhận tín hiệu từ các trạm
và chuyển tín hiệu đến trạm đích với phương thức kết nối là phương thức
"điểm - điểm".
2. Mạng hình tuyến (Bus Topology): Trong dạng hình tuyến, các máy tính
đều được nối vào một đường dây truyền chính (bus). Đường truyền chính
này được giới hạn hai đầu bởi một loại đầu nối đặc biệt gọi là terminator
(dùng để nhận biết là đầu cuối để kết thúc đường truyền tại đây). Mỗi trạm
được nối vào bus qua một đầu nối chữ T (T_connector) hoặc một bộ thu
phát (transceiver).
3. Mạng dạng vòng (Ring Topology): Các máy tính được liên kết với nhau
thành một vòng tròn theo phương thức "điểm - điểm", qua đó mỗi một
trạm có thể nhận và truyền dữ liệu theo vòng một chiều và dữ liệu được
truyền theo từng gói một.
4. Mạng dạng kết hợp: trong thực tế tuỳ theo yêu cầu và mục đích cụ thể ta
có thể thiết kế mạng kết hợp các dạng sao, vòng, tuyến để tận dụng các
điểm mạnh của mỗi dạng.
b) Phân loại mạng theo chức năng
1. Mạng Client-Server: một hay một số máy tính được thiết lập để cung cấp
các dịch vụ như file server, mail server, Web server, Printer server, …
Các máy tính được thiết lập để cung cấp các dịch vụ được gọi là Server,
còn các máy tính truy cập và sử dụng dịch vụ thì được gọi là Client.

16

Bá Dũng( Leo )

10/11/2018

2. Mạng ngang hàng (Peer-to-Peer): các máy tính trong mạng có thể hoạt
động vừa như một Client vừa như một Server.
3. Mạng kết hợp: Các mạng máy tính thường được thiết lập theo cả hai chức
năng Client-Server và Peer-to-Peer.
1.2. Hệ thống cáp mạng dùng cho LAN
1.2.1. Cáp xoắn
Đây là loại cáp gồm hai đường dây dẫn đồng được xoắn vào nhau nhằm làm
giảm nhiễu điện từ gây ra bởi môi trường xung quanh và giữa chúng với nhau.
Hiện nay có hai loại cáp xoắn là cáp có bọc kim loại ( STP - Shield Twisted Pair)
và cáp không bọc kim loại (UTP -Unshield Twisted Pair).
• Cáp có bọc kim loại (STP): Lớp bọc bên ngoài có tác dụng chống
nhiễu điện từ, có loại có một đôi giây xoắn vào nhau và có loại có nhiều đôi
giây xoắn với nhau.
• Cáp không bọc kim loại (UTP): Tính tương tự như STP nhưng kém
hơn về khả năng chống nhiễu và suy hao vì không có vỏ bọc.
STP và UTP có các loại (Category - Cat) thường dùng:
− Loại 1 & 2 (Cat 1 & Cat 2): Thường dùng cho truyền thoại và đường
truyền tốc độ thấp (nhỏ hơn 4Mb/s).
− Loại 3 (Cat 3): Tốc độ truyền dữ liệu khoảng 16 Mb/s , nó là chuẩn chết
các mạng điện thoại.
− Loại 4 (Cat 4): Thích hợp cho đường truyền 20Mb/s.
− Loại 5 (Cat 5): Thích hợp cho đường truyền 100Mb/s.
− Loại 6 (Cat 6): Thích hợp cho đường truyền 300Mb/s.
Đây là loại cáp rẻ, dễ cài đặt tuy nhiên nó dễ bị ảnh hưởng của môi trường.
1.2.2. Cáp đồng trục

Cáp đồng trục có hai đường dây dẫn và chúng có cùng một trục chung, một dây
dẫn trung tâm (thường là dây đồng cứng) đường dây còn lại tạo thành đường ống bao
xung quanh dây dẫn trung tâm (dây dẫn này có thể là dây bện kim loại và vì nó có chức
năng chống nhiễu nên còn gọi là lớp bọc kim). Giữa hai dây dẫn trên có một lớp cách
ly, và bên ngoài cùng là lớp vỏ plastic để bảo vệ cáp.
Cáp đồng trục có độ suy hao ít hơn so với các loại cáp đồng khác (ví dụ như cáp
xoắn đôi) do ít bị ảnh hưởng của môi trường. Các mạng cục bộ sử dụng cáp đồng trục
có thể có kích thước trong phạm vi vài ngàn mét, cáp đồng trục được sử dụng nhiều
trong các mạng dạng đường thẳng. Hai loại cáp thường được sử dụng là cáp đồng trục

17

Bá Dũng( Leo )

10/11/2018

mỏng và cáp đồng trục dày trong đường kính cáp đồng trục mỏng là 0,25 inch, cáp
đồng trục dày là 0,5 inch. Cả hai loại cáp đều làm việc ở cùng tốc độ nhưng cáp đồng
trục mỏng có độ suy hao tín hiệu lớn hơn.
Hiện nay có cáp đồng trục sau:
− RG -58,50 ohm: dùng cho mạng Thin Ethernet
− RG -59,75 ohm: dùng cho truyền hình cáp
Các mạng cục bộ thường sử dụng cáp đồng trục có dải thông từ 2,5 - 10 Mb/s,
cáp đồng trục có độ suy hao ít hơn so với các loại cáp đồng khác vì nó có lớp vỏ bọc
bên ngoài, độ dài thông thưòng của một đoạn cáp nối trong mạng là 200m, thường sử
dụng cho dạng Bus.
1.2.3. Cáp sợi quang (Fiber - Optic Cable)
Cáp sợi quang bao gồm một dây dẫn trung tâm (là một hoặc một bó sợi thủy tinh
có thể truyền dẫn tín hiệu quang) được bọc một lớp vỏ bọc có tác dụng phản xạ các tín

hiệu trở lại để giảm sự mất mát tín hiệu. Bên ngoài cùng là lớp vỏ plastic để bảo vệ cáp.
Như vậy cáp sợi quang không truyền dẫn các tín hiệu điện mà chỉ truyền các tín hiệu
quang (các tín hiệu dữ liệu phải được chuyển đổi thành các tín hiệu quang và khi nhận
chúng sẽ lại được chuyển đổi trở lại thành tín hiệu điện).
Cáp quang có đường kính từ 8.3 - 100 micron. Do đường kính lõi sợi thuỷ tinh
có kích thước rất nhỏ nên rất khó khăn cho việc đấu nối, nó cần công nghệ đặc biệt với
kỹ thuật cao, đòi hỏi chi phí cao.
Bảng 2.1. Thông số, đặc tính các loại cáp

18

Bá Dũng( Leo )

10/11/2018

1.2.4. Hệ thống cáp có cấu trúc theo chuẩn TIA/EIA 568
Vào giữa những năm 1980, TIA và EIA bắt đầu phát triển phương pháp đi cáp
cho các toà nhà, với ý định phát triển một hệ đi dây giống nhau, hỗ trợ các sản phẩm và
môi trường của các nhà cung cấp thiết bị khác nhau. Năm 1991, TIA và EIA đưa ra
chuẩn 568 Commercial Building Telecommunication Cabling Standard. Từ đó chuẩn
này tiếp tục phát triển phù hợp với các công nghệ truyền dẫn mới, hiện nay nó mang
tên TIA/EIA 568 B.
TIA/EIA xác định một loạt các chuẩn liên quan đến đi cáp mạng:
− TIA/EIA-568-A Xác định chuẩn cho hệ đi cáp cho các toà nhà thương mại
hỗ trợ mạng dữ liệu, thoại và video.
− TIA/EIA-569 Xác định cách xây dựng đường dẫn và không gian cho các
môi trường viễn thông.
− TIA/EIA-606 Xác định hướng dẫn về thiết kế cho việc điều cơ sở hạ tầng
viễn thông.

− TIA/EIA-607 Xác định các yêu cầu về nền và xây ghép cho cáp và thiết bị
viễn thông.
Chuẩn cáp có cấu trúc của TIA/EIA là các đặc tả quốc tế để xác định cách thiết
kế, xây dựng và quản lý hệ cáp có cấu trúc. Chuẩn nầy xác định mạng cấu trúc hình sao.

19

Bá Dũng( Leo )

10/11/2018

Theo tài liệu TIA/EIA-568B, chuẩn nối dây được thiết kế để cung cấp các đặc tính và
chức năng sau:
• Hệ nối dây viễn thông cùng loại cho các toà nhà thương mại
• Xác định môi trường truyền thông, cấu trúc tôpô, các điểm kết nối, điểm
đầu cuối, và sự quản lý.
• Hỗ trợ các sản phẩm, các phương tiện của các nhà cung cấp khác nhau.
• Định hướng việc thiết kế tương lai cho các sản phẩm viễn thông cho các
doanh nghiệp thương mại.
• Khả năng lập kế hoạch và cài đặt kết nối viễn thông cho toà nhà thương
mại mà không cần có trước kiến thức về sản phẩm sử dụng để đi dây.
• Điểm cuối cùng có lợi cho người dùng vì nó chuẩn hóa việc đi dây và cài
đặt, mở ra thị trường cho các sản phẩm và dịch vụ cạnh tranh trong các lĩnh vực
về đi cáp, thiết kế, cài đặt, và quản trị.
Hình sau minh hoạ cấu trúc hệ thống cáp trong một toà nhà cụ thể:

Hình 2.1. Cấu trúc hệ thống cáp trong một toà nhà
Các thành phần của hệ thống cáp gồm có:

20

Bá Dũng( Leo )

10/11/2018

• Hệ cáp khu vực làm việc (work area wiring) - Gồm các hộp tường, cáp,
và các đầu kết nối (connector) cần thiết để nối các thiết bị trong vùng làm việc
(máy tính, máy in,...) qua hệ cáp ngang tầng đến phòng viễn thông.
• Hệ cáp ngang tầng (horizontal wiring) - Chạy từ mỗi máy trạm đến phòng
viễn thông. Khoảng cách dài nhất theo chiều ngang từ phòng viễn thông đến hộp
tường là 90 mét, không phụ thuộc vào loại môi trường. Được phép dùng thêm
10 m cho các bó cáp ở phòng viễn thông và tại máy trạm.
• Hệ cáp xuyên tầng (vertical wiring) - Kết nối các phòng viễn với phòng
• Thiết bị trung tâm của toà nhà.
• Hệ cáp backbone - Kết nối toà nhà với các toà nhà khác.
• Ta có thể thay các phòng viễn thông và các phòng thiết bị trung tâm bởi
các tủ đựng thiết bị nhưng vẫn cần tuân thủ kiến trúc phân cấp dựa trên tôpô hình
sao của chuẩn này.
Hình sau đây minh hoạ rõ hơn kết nối máy tính với hub/switch thông qua hệ
thống cáp ngang.

Hình 2.2. Kết nối máy tính với hub/switch thông qua hệ thống cáp ngang.
1.2.5. Các yêu cầu cho một hệ thống cáp
− An toàn, thẩm mỹ: tất cả các dây mạng phải được bao bọc cẩn thận, cách xa
các nguồn điện, các máy có khả năng phát sóng để tránh trường hợp bị nhiễu. Các đầu
nối phải đảm bảo chất lượng, tránh tình trạng hệ thống mạng bị chập chờn.

21

Bá Dũng( Leo )

10/11/2018

− Đúng chuẩn: hệ thống cáp phải thực hiện đúng chuẩn, đảm bảo cho khả năng
nâng cấp sau này cũng như dễ dàng cho việc kết nối các thiết bị khác nhau của các nhà
sản xuất khác nhau. Tiêu chuẩn quốc tế dùng cho các hệ thống mạng hiện nay là
EIA/TIA 568B.
− Tiết kiệm và "linh hoạt" (flexible): hệ thống cáp phải được thiết kế sao cho
kinh tế nhất, dễ dàng trong việc di chuyển các trạm làm việc và có khả năng mở rộng
sau này.
2. Lắp đặt phần cứng cho mạng Lan
2.1. Lắp cáp mạng và tạo các kết nối mạng
2.1.1. Lắp đặt (đi dây) cáp nối
Khi xây dựng một mạng LAN thì vấn đề đi cáp tùy thuộc vào vị trí của các thành
phần trong mạng của ta. Nhưng xét trong bài thực hành của chúng ta thì việc kéo cáp
trở nên đơn giản vì nó chỉ ở trong không gian của một gian phòng thực hành. Còn nếu
một mạng LAN được tạo nên từ nhiều phòng thì việc kéo cáp sẽ trở nên phức tạp hơn,
và chúng ta sẽ gặp phải nhiều vấn đề hơn. Để biết chi tiết hơn về việc kéo cáp cho những
trường hợp này bạn có thể tham khảo ở tài liệu CCNA của Cisco. Vì vậy trong thì
nghiệm của chúng ta không xét đến việc đi dây trong phòng. Sau đây chúng ta sẽ xét về
việc tạo các kết nối giữa các thành phần của mạng LAN.
2.1.2.Tạo các kết nối
Sau khi bạn đã hoàn thành việc đi dây cáp, thì bạn đã sẵn sàng tạo các kết nối để
các máy tính có thể liên lạc với nhau qua các bộ chuyển mạch (Switch). Tùy thuộc vào
cấu trúc mạng của bạn mà việc tạo các kết nối có đơn giản hay phức tạp.
• Kết nối hai máy tính(Two-Computer Networking)
Một mạng LAN đơn giản nhất bao gồm hai máy tính kết nối với nhau qua card

mạng bằng một cáp chéo, các dây truyền liên lạc với mỗi bộ nối tới các dây nhận. Và
độ dài của cáp chéo này không quá 100m.

Hình 2.3. Cổng mạng của NIC.

22

Bá Dũng( Leo )

10/11/2018

Hình 2.4. Cổng mạng của HUB.
Cáp UTP bao gồm 8 sợi dây riêng biệt, nó được nối lại thành 4 cặp xoắn đôi. Bộ
nối RJ-45 ở mỗi đầu cáp có 8 tiếp xúc dẫn điện, để tiếp xúc với 8 dây được gán vào.
Khi bạn cắm một bộ nối đực (male) vào trong một bộ nối cái (female), thì các tiếp xúc
tương ứng sẽ chạm vào nhau, nó tạo ra các mạch điện. Hình 7.16 và 7.17 chỉ ra các chức
năng của 8 tiếp xúc này ở trên mạng Ethenet 10Base TX.
Cáp mạng chuẩn sử dụng các kết nối thẳng (straight-through). Ở một kết nối
thẳng, mỗi dây nối được gán tới cùng một tiếp xúc ở cả các bộ nối, điều này được thể
hiện ở hình 7.17. Các tiếp xúc truyền ở điểm cuối của bộ nối này được kết nối tới các
tiếp xúc truyền ở điểm cuối của bộ nối khác, và các tiếp xúc nhận được nối ở trong cùng
một cách như vậy.

Hình 2.5. Các kết nối thẳng sử dụng 8 dây của cáp UTP
Để tạo một kết nối chéo trong cáp, bạn cần phải kết nối hai tiếp xúc truyền tới
các hai tiếp xúc nhận tương ứng của nó, điều này được chỉ ra ở hình 7.19. Tiếp xúc dữ
liệu truyền dương (TD+) ở mỗi điểm cuối thì được nối tới tiếp xúc dữ liệu nhận dương
(RD+) ở điểm cuối của bộ nối kia. Cũng giống như vậy cho tiếp xúc dữ liệu truyền âm
(RD-). Khi bạn cài đặt một cáp bằng cách sử dụng một kết nối chéo như thế này với

việc sử dụng một bộ chuyển mạch (Switch) thì bạn nên kết nối cáp này vào cổng UPLink
của Switch.

23

Bá Dũng( Leo )

10/11/2018

Hình 2.6. Một kết nối cáp chéo trong cáp UTP ( kết nối giữa 2 máy tính với nhau)
Các chuẩn đấu dây (Wiring Standards)
Có hai chuẩn đấu dây được sử dụng ngày nay, các chuẩn này thì chỉ định dây
màu trong một kết nối UTP nên được liên kết với một tiếp xúc ở bộ nối nào. Các chuẩn
này được gọi là 568A và 568B.
Dây mạng CAT-5 (UTP) có 8 sợi được xoắn thành 4 cập: Trắng Cam - Cam,
Trắng Dương - Dương, Trắng Lá - Lá, Trắng Nâu - Nâu và việc bấm dây mạng được
bấm theo 2 chuẩn A và B.Chuẩn A (T568A):

Hình 2.7. Chuẩn đấu dây 568A
Chân 1 - Trắng Lá
Chân 2 - Lá
Chân 3 - Trắng Cam
Chân 4 - Dương
Chân 5 - Trắng Dương
Chân 6 - Cam
Chân 7 - Trắng Nâu
Chân 8 - Nâu

24

Bá Dũng( Leo )

10/11/2018

• Chuẩn B (T568B):

Hình 2.8. Chuẩn đấu dây 568B
Chân 1 - Trắng Cam
Chân 2 - Cam
Chân 3 - Trắng Lá
Chân 4 - Dương
Chân 5 - Trắng Dương
Chân 6 - Lá
Chân 7 - Trắng Nâu
Chân 8 – Nâu
Nếu bạn bấm cả 2 đầu cùng 1 chuẩn (A - A hoặc B - B ) thì gọi là bấm thẳng,
dùng để nối từ máy đến Hub/Switch. Còn nếu bạn dùng 1 đầu chuẩn A và 1 đầu chuẩn
B thì gọi là bấm chéo, dùng để nối 2 máy tính lại với nhau mà không dùng Hub/Switch.
• Cáp thẳng (Straight through):
Nối switch đến router
Nối switch đến PC hoặc Server
Nối hub đến PC hoặc server.
•

Cáp chéo (Crossover):
Nối switch đến switch
Nối switch đến hub
Nối hub đến hub

Nối router đến rounter
Nối PC đến PC
Nối router đến PC

Vậy khi bấm cáp chéo và khi bấm cáp thẳng có 2 nguyên tắc sau:
25

báo cáo thực hành đo lường và điều khiển bằng máy tính

Tài liệu liên quan

Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về